QAM调制解调讲解（课堂PPT）

1、1QAM正交幅度调制Quadrate Amplitude Modulation2主要内容w QAM的基本概念w QAM的实现w 基于QAM调制的OFDM-CDMA系统3QAM的基本概念w QAM的调制波形w QAM星座图的概念、意义及设计w 16QAM与64QAM的一些仿真4QAM的调制波形 其中 决定了已调QAM信号在信号星座图（矢量图）中的星座点（矢量点）的位置 ， 是发送信号脉冲波形 )2sin()()2cos()()()Re()(2tftgAtftgAetgjAAtScmscmctfjmsmcMQAMcmsmcAA,)(tg5QAM的星座图的概念、意义及设计w QAM星座图的含义w Q

2、AM星座图的参数w 16QAM的两种星座图的比较w QAM星座图的设计w 多进制QAM的星座图6QAM的星座图含义 星座图就是信号矢量端点的分布图。通常可以用星座图来描述QAM信号的信号空间分布状态。 xy10BPSK星座图xy110100101101110011101111100110001010101100010000001000110101010001100111QPSK星座图16QAM星座图图2 三种调制方式的星座图yx7QAM星座图的参数（1） 最小欧几里德距离 最小欧几里德距离是MQAM信号星座图上星座点间的最小距离，该参数反映了MQAM信号抗高斯白噪声能力，可以通过优化星座图分布

3、来得到最大值，从而抗干扰能力较强。 8QAM星座图的参数（2）最小相位偏移 最小相位偏移是MQAM信号星座点相位的最小偏移，该参数反映了MQAM信号抗相位抖动能力和对时钟恢复精确度的敏感性，同样可以优化星座点的分布来获得最大值，从而获得更好的传输性能。 916QAM的两种星座图比较（1）圆形16QAM 矩形16QAM1016QAM的两种星座图比较（2）从功率来看：w 假设信号点之间的最小距离为2A，且所有信号点等概率出现，则平均发射信号功率为：w 矩形的16QAM信号平均功率10A2w 圆形的16QAM信号平均功率14.03A2w 两者功率相差1.4dB。即在相同的平均功率的情况下，矩形的最小

4、欧几里德距离较圆形的大，因此抗干扰的能力较强。1116QAM的两种星座图比较（3）从星座图的结构来说：w 圆形的16QAM有2个振幅值，矩形的有3个振幅值 w 圆形的16QAM有8个相位值，矩形的有12个相位值，圆形的最小相位偏移为45度，而矩形的最小偏移为18度。 w 因此，圆形的最小相位偏移比矩形的大，相应的其抗相位抖动的能力较强。 12星座图的设计（11） Gray编码（格雷码）w Gray码是一种可靠性的编码，它将错误降低到最小，原因在于Gray码的两个码组之间只有一个bit不同。w 在星座图上，表现为相邻的星座点表示的m比特的码元采用Gray编码，可以有效的提高误码性能，降低误码率。

5、13星座图的设计（12） Gray编码设计 xy10BPSK星座图xy110100101101110011101111100110001010101100010000001000110101010001100111QPSK星座图16QAM星座图图2 三种调制方式的星座图yx14星座图的设计（21）w 相位模糊 对于四相调制信号，其载波相位有4个，在解调时本地恢复的相干载波的相位必须跟踪4个相位中的一个，每次跟踪的载波相位是随机的，这样在接收端就会造成相位模糊的现象。 w 差分编码可克服相位模糊，如64QAM，用2bit进行差分编码，后4bit在星座图上采用90度旋转不变的点数分布。 15星座图

6、的设计（23）差分编码设计16多进制QAM的星座图1716QAM与64QAM的一些仿真w 16QAM受干扰后的星座图w 两种64QAM星座图的仿真比较w 16QAM与64QAM的误码性能比较1816QAM受干扰后的星座图19两种64QAM星座图的仿真比较w 采用Gray码设计的星座图（红）w 采用自然码 设计的星座 图（蓝）2016QAM与64QAM的误码性能比较（1）w 由于QAM的频带利用率的提高是以牺牲一定误码率为代价的，因此选择多进制的QAM调制，需要先预测信道质量，电平数不一定越高越好。w 这里给出16QAM，64QAM的仿真图形，可以看出，在相同信噪比的情况下，64QAM的误码性能

7、比16QAM差，误码率高。2116QAM与64QAM的误码性能比较（2）w 红色曲线16QAMw 蓝色曲线64QAM22QAM的实现w 单路QAM的实现 1）圆形16QAM的实现 2）矩形16QAM的实现w 基于星座图解调方法的比较w QAM-OFDM的实现原理23圆形16QAM的实现（1）w 16进制星形QAM 每个码元由4bit组成，每个码元的第一个比特，通过差分的方式来改变QAM向量的振幅。当输入的该比特为“l”时，则将当前码元的向量振幅，改变到与前一个码元的向量振幅不同的振幅环上；当输入的该比特为0时，则当前码元的向量振幅与前一码元相同；每个码元的其余三比特，通过Gray差分相位编码的

8、方法来改变信号的相位，也就是说，通过Gray编码来改变当前码元信号向量与前一个码元信号向量的相位差。 24圆形16QAM的实现（2）w 例如，若输入为“000”，则当前码元的信号相位与前一个码元信号相位相同。当输入为001时，则当前码元的相位，在前一个码元信号相位的基础上增加 ，输入数据与相位差的关系如表所示： 4/2/4/34/52/34/7输入数据当前码元的相位增量00000010111111011001101004/25矩形16QAM的实现（1） 以16QAM为例，这里Amc和Ams就为 ，g（t）是发送信号脉冲波形 )2sin()()2cos()()()Re()(2tftgAtftgAetgjAAtScmscmctfjmsmcMQAMc3, 1 26矩形16QAM的实现（2）w 电路实现27基于星座图解调方法比较w 最小距离法w 划分区域法w 两种方法的比较28最小距离法（1）步骤： 接收到的R（是受到干扰后）信号为一个矢量a+bi, 星座图中每个矢量 ，分别为 ，遍历116个星座点计算距离，得到16个距离值，比较得到最小